Articulo de referencia

SNAP25

La proteína asociada a sinaptosomas de 25 kDa ( SNAP-25 ) es una proteína receptora de proteína de unión al factor sensible a N -etilmaleimida soluble diana ( t-SNARE ) codifica...

La proteína asociada a sinaptosomas de 25 kDa ( SNAP-25 ) es una proteína receptora de proteína de unión al factor sensible a N -etilmaleimida soluble diana ( t-SNARE ) codificada por el gen SNAP25, que se encuentra en el cromosoma 20p12.2 en humanos. [ 5 ] [ 6 ] SNAP-25 es un componente del complejo trans -SNARE, que determina la especificidad de la fusión de membranas y la ejecuta directamente formando un complejo compacto que une la vesícula sináptica y la membrana plasmática . [ 7 ]

Estructura y función

Maquinaria molecular que impulsa la exocitosis en la liberación de neuromediadores. El complejo SNARE central está formado por cuatro hélices α aportadas por la sinaptobrevina, la sintaxina y la SNAP-25. La sinaptotagmina actúa como sensor de Ca²⁺ y regula íntimamente el acoplamiento de las SNARE. [ 8 ]

SNAP-25, una proteína Q-SNARE , se ancla a la cara citosólica de las membranas mediante cadenas laterales de palmitoilo unidas covalentemente a residuos de aminoácidos de cisteína en el dominio de enlace central de la molécula . Esto significa que SNAP-25 no contiene un dominio transmembrana . [ 9 ]

Se ha identificado que SNAP-25 aporta dos [ 10 ] hélices α al complejo SNARE , un complejo con cuatro dominios de hélice α. [ 11 ] El complejo SNARE participa en la fusión de vesículas , que implica el acoplamiento, la preparación y la fusión de una vesícula con la membrana celular para iniciar un evento de exocitosis . La sinaptobrevina , una proteína que forma parte de la familia de proteínas de membrana asociadas a vesículas (VAMP), y la sintaxina-1 también ayudan a formar el complejo SNARE, aportando cada una una única hélice α. SNAP-25 se ensambla con la sinaptobrevina y la sintaxina-1, y la unión selectiva de estas proteínas permite que el acoplamiento y la fusión de vesículas ocurran en zonas activas de la membrana plasmática. [ 12 ] La energía necesaria para que ocurra la fusión resulta del ensamblaje de las proteínas SNARE junto con proteínas adicionales similares a Sec1/Munc18 (SM). [ 13 ]

Para formar el complejo SNARE, la sinaptobrevina, la sintaxina-1 y la SNAP-25 se asocian y comienzan a enrollarse entre sí para formar una estructura cuaternaria de hélice enrollada . Las hélices α tanto de la sinaptobrevina como de la sintaxina-1 se unen a las de la SNAP-25. La sinaptobrevina se une a la hélice α cercana al extremo C-terminal de la SNAP-25, mientras que la sintaxina-1 se une a la hélice α cercana al extremo N-terminal . [ 9 ] La disociación del complejo SNARE es impulsada por la proteína de fusión sensible a N -etilmaleimida (NSF), una ATPasa. [ 13 ]

SNAP-25 inhibe los canales de calcio dependientes de voltaje de tipo P , Q y L presinápticos [ 14 ] e interactúa con el dominio C2B de la sinaptotagmina de forma independiente del Ca2 + . [ 15 ] En las sinapsis glutamatérgicas , SNAP-25 disminuye la respuesta al Ca2 + , mientras que normalmente está ausente en las sinapsis GABAérgicas . [ 16 ]

Existen dos isoformas ( variantes de empalme de ARNm ) de SNAP-25: SNAP-25a y SNAP-25b. Estas dos isoformas se diferencian en nueve residuos de aminoácidos , incluyendo una reubicación de uno de los cuatro residuos de cisteína palmitoilados implicados en la unión a la membrana. [ 17 ] Las principales características de estas dos formas se describen en la tabla siguiente.

SNAP-25 no solo participa en la sinaptogénesis y la liberación exocitótica de neurotransmisores, sino que también afecta la morfogénesis y la densidad de las espinas dendríticas, el tráfico de receptores postsinápticos y la plasticidad neuronal. Otros procesos no neuronales, como el metabolismo, también pueden verse afectados por la expresión de la proteína SNAP-25. [ 19 ] [ 20 ]

Importancia clínica

Encefalopatías del desarrollo y epilépticas (EDE)

Los individuos portadores de variantes patogénicas heterocigotas de novo con cambio de sentido o pérdida de función en SNAP-25 suelen presentar una encefalopatía epiléptica y del desarrollo de inicio temprano. Los síntomas principales incluyen discapacidad intelectual que varía de leve a profunda y convulsiones de inicio temprano, que ocurren principalmente antes de los dos años de edad. Otros síntomas recurrentes incluyen trastornos del movimiento, deterioro visual cerebral y atrofia cerebral. [ 21 ] Los estudios electrofisiológicos identificaron la neurotransmisión espontánea aberrante como causante y sugieren que las variantes patogénicas agrupadas estructuralmente conducen a fenotipos sinápticos similares. [ 22 ]

Trastorno por Déficit de Atención e Hiperactividad (TDAH)

De acuerdo con la regulación de la respuesta sináptica al Ca2 + , la deleción heterocigótica del gen SNAP-25 en ratones produce un fenotipo hiperactivo similar al trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH) . En ratones heterocigóticos, se observa una disminución de la hiperactividad con dextroanfetamina (o Dexedrina), un ingrediente activo del medicamento para el TDAH Adderall . Las deleciones homocigóticas del gen SNAP-25 son letales. Un estudio adicional indicó que la reintroducción de un transgén SNAP-25 en el ratón mutante heterocigótico SNAP-25 puede restaurar niveles de actividad normales similares a los de los ratones de tipo salvaje. Esto sugiere que los bajos niveles de proteína SNAP-25 pueden ser una causa del comportamiento hipercinético. [ 23 ] Estudios posteriores han sugerido que al menos algunas de las mutaciones del gen SNAP-25 en humanos podrían predisponer al TDAH. [ 24 ] [ 25 ] La identificación de polimorfismos en la región 3' no traducida del gen SNAP-25 se estableció en estudios de ligamiento con familias que habían sido prediagnósticas de TDAH. [ 26 ]

Esquizofrenia

Estudios realizados en cerebros post mortem de pacientes con esquizofrenia han demostrado que los niveles alterados de la proteína SNAP-25 son específicos de ciertas regiones cerebrales. Se ha observado una expresión reducida de la proteína SNAP-25 en el hipocampo, así como en un área del lóbulo frontal conocida como área 10 de Broadman, mientras que la expresión de SNAP-25 ha aumentado tanto en la corteza cingulada como en el lóbulo prefrontal del área 9 de Broadman. Se cree que los diferentes niveles de la proteína SNAP-25 encontrados en distintas áreas del cerebro contribuyen a los comportamientos psicológicos contradictorios (depresivos frente a hiperactivos) que presentan algunos pacientes esquizofrénicos. [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]

El modelo de ratón ciego-ebrio (Bdr), que tiene mutaciones puntuales en la proteína SNAP-25b, ha proporcionado un fenotipo complejo que involucra comportamientos tales como un ritmo circadiano anormal, [ 31 ] marcha descoordinada y desinterés en objetos/juguetes nuevos. [ 32 ] Otro modelo de ratón generado por recombinación Cre-LoxP , mostró que la eliminación condicional (cKO) del gen SNAP-25 en el prosencéfalo, mostró una expresión inactiva del gen SNAP-25 en neuronas glutamatérgicas. Sin embargo, se encontraron niveles significativos de glutamato en la corteza de estos ratones cKO. [ 33 ] Estos ratones también exhibieron habilidades sociales deficientes, deterioro del aprendizaje y la memoria, actividad cinestésica aumentada, una respuesta de sobresalto reducida, deterioro del autocuidado, capacidad de cuidado y habilidades de construcción de nidos. Se ha demostrado que los fármacos antipsicóticos como la clozapina y el riluzol reducen significativamente el fenotipo esquizofrénico expresado en ratones SNAP-25 cKO. [ 33 ]

enfermedad de Alzheimer

Se ha demostrado que las personas con enfermedad de Alzheimer presentan niveles reducidos de proteína presináptica y una función sináptica alterada en las neuronas. SNAP-25 puede utilizarse como biomarcador en el líquido cefalorraquídeo (LCR) de pacientes con diferentes variantes de la enfermedad de Alzheimer (prodrómica y manifiesta). Se observaron niveles elevados de proteína SNAP-25 en pacientes con Alzheimer en comparación con individuos de control. Además, se puede observar la presencia de proteína SNAP-25 truncada en el LCR de algunos pacientes con esta enfermedad. [ 34 ] En cinco regiones distintas del cerebro, se pueden observar niveles bajos de SNAP-25 en pacientes con Alzheimer. [ 35 ]

Trastorno bipolar

Se ha demostrado que un polimorfismo de un solo nucleótido en el promotor del gen SNAP-25 influye en los niveles de expresión de la isoforma SNAP-25b en la corteza prefrontal. Se ha demostrado que los niveles elevados de SNAP-25b perjudican la transmisión y maduración sináptica, lo que podría conducir al trastorno bipolar de inicio temprano (TBI). La isoforma más abundante de SNAP-25 es SNAP-25a durante las primeras semanas de desarrollo en ratones; sin embargo, en la edad adulta se produce un cambio y la isoforma SNAP-25b aumenta en el cerebro. Se ha demostrado que esto se correlaciona con el aumento de diagnósticos de TBI en adolescentes humanos durante la pubertad. [ 36 ] Se ha sugerido que el trastorno bipolar de inicio temprano está más estrechamente relacionado con la esquizofrenia que con el trastorno bipolar en sí. Se ha demostrado que el polimorfismo de un solo nucleótido de SNAP-25 (rs6039769) asociado con el TBI aumenta el riesgo de que los pacientes desarrollen esquizofrenia. [ 19 ]

Botulismo

Un estudio de asociación de todo el genoma señaló el polimorfismo rs362584 en el gen como posiblemente asociado con el rasgo de personalidad neuroticismo . [ 37 ] Las toxinas botulínicas A, C y E escinden SNAP-25, [ 38 ] lo que conduce a la parálisis en el botulismo desarrollado clínicamente .

Epilepsia

Se ha demostrado que la eliminación de la isoforma SNAP-25b causa anomalías del desarrollo y convulsiones en ratones. Los altos niveles de SNAP-25a y de la proteína sintaxina parecen estar relacionados con las convulsiones observadas en la epilepsia infantil. Los ratones knock-in de SNAP-25 presentan un comportamiento fenotípico distintivo similar a las crisis y convulsiones de los pacientes epilépticos, así como ansiedad. [ 39 ]

discapacidades de aprendizaje

En el modelo de ratón mutante hiperactivo con coloboma, donde los niveles de proteína SNAP-25 se reducen al 50% del nivel normal, se redujo la liberación despolarizada de los neurotransmisores dopamina y serotonina, así como la liberación de glutamato. La reducción en los niveles de glutamato puede conducir a una memoria deficiente y a mayores dificultades de aprendizaje. [ 40 ] Se ha demostrado que ciertos polimorfismos de SNAP-25 (rs363043, rs353016, rs363039, rs363050) afectan el comportamiento cognitivo, específicamente el coeficiente intelectual (CI), de pacientes sin enfermedades neurológicas preexistentes. [ 41 ]

Desarrollo neonatal

La expresión de la proteína SNAP-25 puede verse alterada por los niveles de hormonas sexuales en ratas neonatales. Las ratas macho que recibieron un fármaco antiestrogénico mostraron una disminución del 30 % en los niveles de SNAP-25, mientras que las hembras tratadas con estrógeno o testosterona mostraron un aumento del 30 % en dichos niveles. [ 42 ] Esto sugiere que las proteínas sinaptosomales, como la SNAP-25, podrían depender de los niveles hormonales neonatales durante el desarrollo cerebral en ratas. Un estudio adicional demostró que los niveles de SNAP-25 en el hipocampo de ratones neonatales se veían alterados si la madre había estado expuesta al virus de la influenza humana durante el embarazo. [ 43 ]

Impacto en otros animales no humanos

La pérdida es letal para Drosophila , pero puede ser sustituida completamente por la sobreexpresión del gen relacionado SNAP-24 . [ 10 ]

Mapa interactivo de la ruta

Haz clic en genes, proteínas y metabolitos a continuación para acceder a los artículos correspondientes. [ § 1 ]

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Actividad de la nicotina en las neuronas dopaminérgicas (editar)
  1. El mapa interactivo de la ruta metabólica se puede editar en WikiPathways: "NicotineDopaminergic_WP1602" .

Interacciones

Se ha demostrado que SNAP-25 interactúa con:

Referencias

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Este artículo incorpora texto de dominio público Pfam e InterPro : IPR000928